软件在后台运算中,以直线段为基本单位对图形进行分解。对于曲线,则先将其分为许多直线段的拟合,然后按照直线段进行分解。加工路径也有两种选择方式:可以按照手动选取直线段的方式排序,也可按照系统默认路径选择算法,由里向外、寻找最短路径的方式,规划出加工图形的加工路径。将这些加工数据和设定的加工速度、激光能量、脉冲重复率等参数一起,根据预先设定的数据格式传输给下位机。
2.2 下位机硬件系统
下位机硬件系统是以DSP和FPGA为核心的控制单元。为了减少通信的数据量,上位机软件平台仅仅完成对图形的简单解析,大量的数据处理工作由DSP来完成,通过对图形数据和加工参数的接收处理,生成X/Y方向的速度、方向、加工时间(对应直线段的长度)和激光的参数。FPGA用来实现对运动平台的控制。图3为硬件系统的原理框图。
DSP采用TI公司的TMS320VC5501定点型处理器。该芯片主频最高为300 MHz,存储空间为16 KB,支持SDRAM的接口和低内核电压,内部集成2个乘法器,每个乘法器在单周期可执行17位的乘法运算,满足微加工系统对数据处理方面的要求。DSP实现的主要工作:与上位机通信;对图形数据进行存储与读取;对图形数据进行计算处理,生成符合FPGA工作的加工数据格式;把加工数据存储到FPGA加工数据区。
SDRAM用来存储上位机发送来的动态图形数据。当开始加工时,DSP从SDRAM中读取图形数据,按照步进电机的控制算法,对每一条直线段进行处理。同时通过RS232串口改变激光的工作模式、能量和脉冲重复率等参数,并控制激光器的出光。FLASH存储器用来存放DSP程序,每次上电后,程序自动由FLASH加载到DSP内存。CPLD作为DSP的桥路来连接其他器件。